Ngày soạn: … ./… /……. Tiết 43,44,45 Ngày giảng: …./…./……. Bài 26 :. KIM LOẠI KIỀM THỔ VÀ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: Học sinh biết: - Vị trí cấu tạo nguyên tử, tính chất của kim loại kiềm thổ. - Tính chất và ứng dụng một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ. - Nguyên tắc và phương pháp điều chế kim loại kiềm thổ. - Nước cứng là gì? Nguyên tắc và phương pháp làm mềm nước cứng. Học sinh hiểu: - Nguyên nhân tính khử rất mạnh của kim loại kiềm thổ. 2. Kỹ năng: - Từ cấu tạo suy ra tính chất, từ tính chất suy ra ứng dụng và điều chế. - Giải một số bài tập về kim loại kiềm thổ. II. CHUẨN BỊ - Bảng tuần hoàn, bảng phụ ghi một số hằng số vật lý của kim loại kiềm thổ. III. PHƯƠNG PHÁP - Nêu vấn đề - đàm thoại. - Học sinh thảo luận tổ nhóm. IV. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG 1. Ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: - Kiểm tra trong quá trình bài giảng. 3. Bài mới: Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Hoạt động 1: Vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử - HS đọc SGK và xem bảng tuần hoàn để xác định nhóm KLKT gồm những nguyên tố nào, tên, ký hiệu hóa học, số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) - Yêu cầu HS học thuộc 2 trị số Z của Mg, Ca - HS viết cấu hình electron nguyên tử đầy đủ và thu gọn của Mg, Ca - HS đọc SGK để biết vì sao nhóm KLKT chỉ đề cập đến 5 nguyên tố Hoạt động 2: Tính chất vật lí A. KIM LOẠI KIỀM THỔ I. Vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử - Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố beri (Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba) và rađi (Ra) - Nguyên tử của các kim loại kiềm thổ đều có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns 2 (n là số thứ tự của lớp). Be : [He] 2s 2 ; Mg : [Ne] 3s 2 ; Ca : [Ar] 4s 2 ; Sr : [Kr] 5s 2 ; Ba : [Xe] 6s 2 II. Tính chất vật lí - HS đọc SGK rồi xem bảng 6.2 và rút ra kết luận về sự biến đổi tính chất vật lý của KLKT: + nhiệt độ nóng chảy + nhiệt độ sôi + khối lượng riêng - HS đọc SGK để hiểu nguyên nhân của những đặc điểm về tính chất vật lý của KLKT Hoạt động 3: Tính chất hoá học - HS đọc SGK để biết tính chất hóa học đặc trưng và sự biến đổi tính chất đó trong nhóm KLKT, xác định số oxi hóa của các KLKT trong hợp chất. - GV nêu vấn đề: Em hãy giải thích vì sao đi từ Be đến Ba tính khử giảm dần. - HS vận dụng kiến thức mới ôn lại ở bài KLK để trả lời. - GV điều chỉnh để HS nắm đúng kiến thức. - HS lên bảng viết PTHH của các phản ứng KLKT tác dụng với O 2 , Cl 2 , H 2 O, dung dịch H 2 SO 4 loãng, dung dịch HCl. - HS làm TN: Mg tác dụng với dung dịch HCl - GV nêu câu hỏi: Vì sao KLKT có thể khử +5 N trong HNO 3 loãng xuống 3 N − ; +6 S ; trong H 2 SO 4 đặc xuống −2 S (xuống mức oxi hóa thấp nhất)? - GV thông báo: Ba tác dụng với H 2 O tạo dung dịch Ba(OH) 2 là một bazơ mạnh Ba + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2 Hoạt động 4: Canxi hiđroxit - HS đọc SGK - GV phân biệt 3 trạng thái của Ca(OH) 2 cho HS: + vôi tôi: Ca(OH) 2 rắn + nước vôi trong: dung dịch Ca(OH) 2 là một bazơ mạnh + vôi sữa: huyền phù Ca(OH) 2 - HS đọc ứng dụng của Ca(OH) 2 trong SGK - Các kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc, có thể dát mỏng. - Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các kim loại kiềm thổ tuy cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đối thấp. - Khối lượng riêng tương đối nhỏ, nhẹ hơn nhôm (trừ bari). - Độ cứng hơi cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đối mềm - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các kim loại kiềm thổ không theo một quy luật nhất định như các kim loại kiềm. Đó là do các kim loại kiềm thổ có kiểu mạng tinh thể không giống nhau. III. Tính chất hoá học - Các nguyên tử kim loại kiềm thổ có năng lượng ion hoá nhỏ, vì vậy kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh. M→ M 2+ + 2e - Tính khử tăng dần từ beri đến bari. - Trong hợp chất, các kim loại kiềm thổ có số oxi hoá +2. 1. Tác dụng với phi kim Kim loại kiềm thổ khử các nguyên tử phi kim thành ion âm. 2 0 Mg + 0 2 O → 2 +2 -2 Mg O 2. Tác dụng với dung dịch axit a) Với dung dịch axit H 2 SO 4 loãng ,HCl Kim loại kiềm thổ khử mạnh ion H + trong các dung dịch H 2 SO 4 loãng, HCl thành khí H 2 . 0 Mg + 2 +1 HCl → +2 2 MgCl + 0 2 H ↑ b) Với dung dịch axit H 2 SO 4 đặc ,HNO 3 Kim loại kiềm thổ có thể khử +5 N trong HNO 3 loãng xuống 3 N − ; + 6 S trong H 2 SO 4 đặc xuống −2 S : − → 3 4 2 3 2 + NH NO + 3H O 0 +5 +2 3 lo ng· 3 4 Mg + 10HNO 4 Mg(NO ) +6 0 +2 2 2 4 2 2 4 ®Æc 4 Mg + 5 H SO 4 Mg SO + H S + 4H O − → 3. Tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, Be không khử được nước, Mg khử chậm. Các kim loại còn lại khử mạnh nước giải phóng khí hiđro. → ↑ 2 2 2 Ca + 2H O Ca(OH) + H B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA CANXI 1. Canxi hiđroxit - Canxi hiđroxit (Ca(OH) 2 ) còn gọi là vôi tôi, là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước. Nước vôi trong là dung dịch Ca(OH) 2 . Ca(OH) 2 hấp thụ dễ dàng khí CO 2 : Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O Phản ứng trên thường được dùng để nhận biết khí CO 2 . - Ca(OH) 2 là một bazơ mạnh, lại rẻ tiền nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp: sản xuất xút NaOH, amoniac NH 3 , clorua vôi CaOCl 2 , . Canxi cacbonat - HS đọc SGK - HS làm thí nghiệm: nhỏ dung dịch CH 3 COOH lên 1 mẩu đá vôi. Quan sát hiện tượng. Viết PTHH của phản ứng. Rút ra kết luận: tính axit của H 2 CO 3 yếu hơn tính axit của CH 3 COOH nên đá vôi (CaCO 3 ) tan trong dung dịch CH 3 COOH - GV diễn giảng thêm về khái niệm “chất chỉ tồn tại trong dung dịch” để HS khắc sâu kiến thức - GV diễn giảng thêm về hiện tượng thạch nhũ trong tự nhiên. - GV giới thiệu các thắng cảnh nổi tiếng của Việt Nam: Phong Nha, Vịnh Hạ Long với các hang động, núi đá vôi + Ở các địa phương có địa hình núi đá vôi như ở miền Bắc, miền Trung nước ta, GV liên hệ thực tế: hiện tượng đóng cặn trong phích nước, ấm đun nước. Canxi sunfat - HS đọc SGK - GV bổ sung: + Thạch cao sống: rắn, trắng, ít tan trong nước + Thạch cao nung: rắn, trắng, ít tan trong nước, kết hợp với nước + Thạch cao khan: rắn, trắng, không tan trong nước. - GV dẫn dắt HS liên hệ thực tế: ứng dụng của thạch cao nung. Hoạt động 5: Khái niệm về nước cứng - HS đọc SGK. - Học sinh thảo luận tổ nhóm. GV dẫn dắt học sinh nêu ra các câu hỏi để nhóm bạn trả lời. + Nước cứng là gì? Nước mềm là gì? + Nước có tính cứng tạm thời là gì? + Vì sao lại gọi là nước có tính cứng tạm thời? + Nước có tính cứng vĩnh cửu là gì? + Vì sao lại gọi là nước có tính cứng vĩnh 2. Canxi cacbonat • Canxi cacbonat (CaCO 3 ) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước, bị phân huỷ ở nhiệt độ khoảng 1000 0 C. → o 1000 C 3 2 CaCO CaO + CO Phản ứng trên xảy ra trong quá trình nung vôi. • Trong tự nhiên, canxi cacbonat tồn tại ở dạng đá vôi, đá hoa, đá phấn và là thành phần chính của vỏ và mai các loài sò, hến, mực, . • Ở nhiệt độ thường, CaCO 3 tan dần trong nước có hoà tan khí CO 2 tạo ra canxi hiđrocacbonat (Ca(HCO 3 ) 2 ), chất này chỉ tồn tại trong dung dịch. CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3 ) 2 Khi đun nóng, Ca(HCO 3 ) 2 bị phân huỷ tạo ra CaCO 3 kết tủa. Ca(HCO 3 ) 2 → 0 t CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Các phản ứng trên giải thích sự tạo thành thạch nhũ (CaCO 3 ) trong các hang đá vôi, cặn trong ấm nước, . • Đá vôi dùng làm vật liệu xây dựng, sản xuất vôi, xi măng, thuỷ tinh, . Đá hoa dùng làm các công trình mĩ thuật (tạc tượng, trang trí, .). Đá phấn dễ nghiền thành bột mịn làm phụ gia của thuốc đánh răng, . 3. Canxi sunfat • Trong tự nhiên, canxi sunfat (CaSO 4 ) tồn tại dưới dạng muối ngậm nước CaSO 4 .2H 2 O gọi là thạch cao sống. • Khi đun nóng đến 160 0 C, thạch cao sống mất một phần nước biến thành thạch cao nung. o 160 C 4 2 4 2 2 CaSO .2H O CaSO .H O + H O→ (thạch cao nung) (thạch cao sống) + Thạch cao nung là chất rắn màu trắng, dễ nghiền thành bột mịn. Khi nhào bột đó với nước tạo thành một loại bột nhão có khả năng đông cứng nhanh. • Thạch cao khan là CaSO 4 . Loại thạch cao này được điều chế bằng cách nung thạch cao sống ở nhiệt độ 350 0 C. • + Một lượng lớn thạch cao được trộn vào clanhke khi nghiền để làm cho xi măng chậm đông cứng. + Thạch cao nung còn được dùng để nặn tượng, đúc khuôn và bó bột khi gãy xương. C.Nước cứng: 1 Khái niệm : Nước chứa nhiều ion Ca 2+ và Mg 2+ được gọi là nước cứng. Nước chứa ít ion Ca 2+ và Mg 2+ được gọi là nước mềm. Người ta phân biệt nước cứng có tính cứng tạm thời, vĩnh cửu và toàn phần. a) Tính cứng tạm thời là tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCO 3 ) 2 và Mg(HCO 3 ) 2 . Gọi là tính cứng tạm thời vì chỉ cần đun sôi nước, các muối Ca(HCO 3 ) 2 và Mg(HCO 3 ) 2 bị phân huỷ tạo ra kết tủa CaCO 3 và MgCO 3 nên sẽ làm mất tính cứng gây ra bởi các muối này. cửu? + Tính cứng toàn phần là gì? Hoạt động 6: Tác hại của nước cứng - HS đọc SGK. - HS làm thí nghiệm kiểm chứng: + Ống nghiệm 1: đựng dung dịch Ca(HCO 3 ) 2 . + Ống nghiệm 2: đựng H 2 O cất. Rót dung dịch nước xà phòng vào 2 ống nghiệm. Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận. - GV diễn giảng thêm và giới thiệu một số thí dụ cụ thể, cho HS xem một số tranh ảnh Hoạt động 7: Cách làm mềm nước cứng HS đọc SGK GV nêu câu hỏi: + Hãy nêu nguyên tắc làm mềm nước cứng. + Phương pháp làm mềm nước cứng là gì? Phương pháp làm mềm nước cứng là chuyển các cation Ca 2+ , Mg 2+ tự do trong nước cứng vào hợp chất không tan (phương pháp kết tủa) hoặc thay thế các cation Ca 2+ , Mg 2+ tự do này bằng những cation khác (phương pháp trao đổi ion). * Phương pháp kết tủa HS đọc SGK Học sinh thảo luận tổ nhóm. GV dẫn dắt học sinh nêu ra các câu hỏi để nhóm bạn trả lời. Thông tin cho giáo viên Độ tan trong nước (mol/100g H 2 O ) MgCO 3 1,3.10 -4 Mg(OH) 2 0,2.10 -4 Do đó: nếu nước do Mg(HCO 3 ) 2 gây nên độ cứng, dùng Ca(OH) 2 với lượng đủ để làm mềm nước: Ca(OH) 2 + Mg(HCO 3 ) 2 → Mg(OH) 2 ↓ + Ca(HCO 3 ) 2 HS làm thí nghiệm: - dung dịch Ca(HCO 3 ) 2 + dung dịch Na 2 CO 3 o t 3 2 3 2 2 Ca(HCO ) CaCO + CO + H O → ↓ ↑ o t 3 2 3 2 2 Mg(HCO ) MgCO + CO + H O → ↓ ↑ b) Tính cứng vĩnh cửu là tính cứng gây nên bởi các muối sunfat, clorua của canxi và magie. Khi đun sôi, các muối này không bị phân huỷ nên không tạo kết tủa, do đó không làm mất tính cứng này. c) Tính cứng toàn phần gồm cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu. 2. Tác hại : Nước cứng gây nhiều tác hại trong đời sống cũng như trong sản xuất. Đun nước cứng lâu ngày trong nồi hơi, nồi sẽ bị phủ một lớp cặn. Lớp cặn dày 1 mm làm tốn thêm 5% nhiên liệu, thậm chí có thể gây nổ. Các ống dẫn nước cứng lâu ngày bị đóng cặn, làm giảm lưu lượng của nước. Quần áo giặt bằng nước cứng thì xà phòng không ra bọt, tốn xà phòng và làm quần áo chóng hư hỏng do những kết tủa khó tan bám vào quần áo. Pha trà bằng nước cứng sẽ làm giảm hương vị của trà. Nấu ăn bằng nước cứng sẽ làm cho thực phẩm lâu chín và giảm hương vị. 3. Cách làm mềm nước cứng Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm giảm nồng độ các ion Ca 2+ , Mg 2+ trong nước cứng. a. Phương pháp kết tủa - Đun sôi nước, có phản ứng phân huỷ Ca(HCO 3 ) 2 và Mg(HCO 3 ) 2 tạo ra muối cacbonat không tan. Để lắng nước, gạn bỏ kết tủa được nước mềm. - Dùng Ca(OH) 2 với một lượng vừa đủ để trung hoà muối axit, tạo ra kết tủa làm mất tính cứng tạm thời. Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O - Dùng Na 2 CO 3 (hoặc Na 3 PO 4 ) để làm mất tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu. Thí dụ: Ca(HCO 3 ) 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + 2NaHCO 3 CaSO 4 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4 Trên thực tế, người ta dùng đồng thời một số hoá chất, thí dụ Ca(OH) 2 và Na 2 CO 3 . - dung dịch CaSO 4 + dung dịch Na 2 CO 3 - dung dịch Mg(HCO 3 ) 2 + dung dịch Na 2 CO 3 - dung dịch Ca(HCO 3 ) 2 + dung dịch Ca(OH) 2 * Phương pháp trao đổi ion - HS đọc SGK - GV giới thiệu thêm cho học sinh biết: hiện nay phương pháp trao đổi ion không chỉ dùng để làm mềm nước mà còn để lọc nước (thí dụ: nước bị phèn có nhiều ion Fe 3+ ). Nhiều nhà dân ở các thành phố khi sử dụng nước giếng khoan (nước ngầm tự nhiên - chưa được sử lí ở nhà máy nước) đã dùng nhựa trao đổi ion để lọc nước trước khi sử dụng. Hoặc chuyển nước biển - mặn thành nước ngọt. Hoạt động 8: Nhận biết ion Ca 2+ , Mg 2+ trong dung dịch HS đọc SGK GV bổ sung: + các muối MCO 3 , M 3 (PO 4 ) 2 (M là Ca 2+ , Ba 2+ hoặc Mg 2+ ), đều là chất rắn màu trắng, không tan trong nước, tan trong môi trường axit (H + ) do đó để nhận biết sự có mặt của Ca 2+ hoặc Mg 2+ , ta dùng dung dịch muối chứa CO 3 2- hoặc PO 4 3- đều được. - HS làm thí nghiệm: • dung dịch CaCl 2 + dung dịch Na 2 CO 3 • dung dịch CaCl 2 + dung dịch Na 3 PO 4 • dung dịch MgSO 4 + dung dịch Na 2 CO 3 • dung dịch MgSO 4 + dung dịch Na 3 PO 4 • dung dịch Ba(NO 3 ) 2 + dung dịch Na 2 CO 3 • dung dịch Ba(NO 3 ) 2 + dung dịch Na 3 PO 4 b. Phương pháp trao đổi ion Phương pháp này dựa trên khả năng có thể trao đổi ion của một số chất cao phân tử thiên nhiên và nhân tạo. Thí dụ: cho nước cứng đi qua chất trao đổi ion là các hạt zeolit (là một loại natri silicat thiên nhiên hay nhân tạo), một số ion Na+ của zeolit rời khỏi mạng tinh thể, đi vào trong nước nhường chỗ lại cho các ion Ca 2+ và Mg 2+ có trong nước cứng. Kết quả là phần lớn các ion Ca 2+ và Mg 2+ bị giữ lại trong mạng tinh thể silicat. Ngày nay, phương pháp trao đổi ion được dùng rộng rãi để làm mềm nước cứng. 4. Nhận biết ion Ca 2+ , Mg 2+ trong dung dịch Nếu trong dung dịch chỉ có cation Ca 2+ hoặc Mg 2+ (không kể các anion) thì để chứng minh sự có mặt của Ca 2+ hoặc Mg 2+ , ta dùng dung dịch muối chứa CO 3 2- sẽ tạo ra kết tủa CaCO 3 hoặc MgCO 3 . Sục khí CO 2 dư vào dung dịch, nếu kết tủa tan chứng tỏ sự có mặt của Ca 2+ hoặc Mg 2+ trong dung dịch ban đầu. 2+ 2- 3 3 Ca + CO CaCO ¯→ ↓ → 1 44 2 4 43 2+ - 3 3 2 2 3 2 Ca +2HCO CaCO + CO + H O Ca(HCO ) (tan) + − + → ↓ 2 2 3 3 Mg CO CaCO + − + + + → 1 44 2 4 43 2 3 3 2 2 3 2 Mg 2HCO MgCO CO H O Mg(HCO ) (tan) 1. Củng cố và nhắc nhở: -Luyện tập và củng cố:- Bài tập: 1, 2, 3, 4 SGK -Hướng dẫn về nhà: -Bài tập 5, 6, 7, 8,9/ 119 SGK 2 .Dặn dò: GV: Hướng dẫn HS làm các BTVN và chuẩn bị bài học mới. 3 .Rút kinh nghiệm : Ngày soạn: … ./… /……. Ngày giảng: …./…./……. Tiết 45, 46,47: Bài 27 :. NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: Học sinh biết: - Vị trí cấu tạo nguyên tử, tính chất của nhôm. - Tính chất và ứng dụng một số hợp chất của nhôm. - Phương pháp sản xuất nhôm Học sinh hiểu: - Nguyên nhân tính khử mạnh của nhôm và vì sao nhôm chỉ có số oxihoa +3 trong các hợp chất. 2. Kỹ năng: - Làm một số thí nghiệm đơn giản về kim nhôm - Giải một số bài tập về nhôm. II. CHUẨN BỊ - Bảng tuần hoàn. - Dụng cụ Ống nghiệm, kẹp ống nghiệm, giá ống nghiệm, đèn cồn . , hóa chất: Al, dd HCl, H 2 SO 4 loãng, NaOH, amoniac, HgCl 2 (hoặc thủy ngân) III.PHƯƠNG PHÁP - Nêu vấn đề - đàm thoại. - Học sinh thảo luận tổ nhóm. IV. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG 1. Ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: - Kiểm tra trong quá trình bài giảng. 3. Bài mới: Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Hoạt động 1 Vị trí của nhôm trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử -GV yêu cầu HS: - nêu vị trí của nhôm trong BTH. - viết cấu hình electron. - Từ cấu hình electron nhận xét về số oxi hóa của A. NHÔM I. Vị trí của nhôm trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử - Nhôm (Al) ở ô số 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3 của bảng tuần hoàn. - Cấu hình electron nguyên tử: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 ; viết gọn là (Ne)3s 2 3p 1 . nhôm. Hoạt động 2 Tính chất vật lí HS: đọc sgk nhận xét về tính chất vật lý của nhôm. Hoạt động 3 Tính chất hoá học - Từ cấu hình electron yêu cầu học sinh nhận xét về tính chất hóa học chung của nhôm, so sánh với KLK và KLKT. - Tác dụng với phi kim - GV yêu cầu HS viết phương trình phản ứng của nhôm với clo và oxi. - GV thông báo Al tác dụng dễ dàng với oxi không khí -Tác dụng với axit + GV yêu cầu HS viết PTPƯ của nhôm tác dụng với axit HCl và H 2 SO 4 . + GV yêu cầu HS viết PTPƯ của nhôm tác dụng với axit HNO 3 và H 2 SO 4 đặc nóng. • Nhôm tác dụng mạnh với dung dịch HNO 3 đặc, nóng Và dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng. Trong phản ứng này, Al khử +5 N và + 6 S xuống số oxi hoá thấp hơn. + GV lưu ý vói HS Al bị thụ động với dung dịch HNO 3 và dung dịch H 2 SO 4 đặc nguội. Tác dụng với oxit kim loại - Nhôm dễ nhường cả 3 electron hoá trị nên có số oxi hoá +3 trong các hợp chất. II. Tính chất vật lí - Nhôm là kim loại màu trắng bạc, nóng chảy ở 660 o C, khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng. Có thể dát được những lá nhôm mỏng 0,01 mm dùng làm giấy gói kẹo, gói thuốc lá, . - Nhôm là kim loại nhẹ (D = 2,7 g/cm 3 ), dẫn điện tốt (gấp 3 lần sắt, bằng 2/3 lần đồng) và dẫn nhiệt tốt (gấp 3 lần sắt). III. Tính chất hoá học Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm và kiềm thổ, nên dễ bị oxi hoá thành ion dương. Al → Al 3+ + 3e Tính khử mạnh của Al được minh họa bằng các phản ứng sau đây : 1. Tác dụng với phi kim Nhôm khử dễ dàng các nguyên tử phi kim thành ion âm: a) Tác dụng với halogen Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với các halogen Thí dụ : 2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3 b) Tác dụng với oxi Khi đốt, bột nhôm cháy trong không khí với ngọn lửa sáng chói, toả nhiều nhiệt: 4Al + 3O 2 o t → 2Al 2 O 3 2. Tác dụng với axit a) Tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 loãng, dung dịch HCl Nhôm khử dễ dàng ion H + trong dung dịch H 2 SO 4 loãng, dung dịch HCl thành khí H 2 . 2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 ↑ b) Tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 đặc, dung dịch HNO 3 . • Nhôm tác dụng mạnh với dung dịch HNO 3 đặc, nóng Và dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng. Trong phản ứng này, Al khử + 5 N và +6 S xuống số oxi hoá thấp hơn.  → ↑ o t 2 4 ®Æc 2 4 3 2 2 2Al + 6H SO Al (SO ) + 3SO + 6H O Al + 6HNO 3 đặc → 0 t Al(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O - Al không tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 đặc nguội và dung dịch HNO 3 đặc nguội ⇒ Có thể dùng thùng nhôm để chuyên chở dung dịch H 2 SO 4 đặc nguội, dung dịch HNO 3 đặc nguội 3. Tác dụng với oxit kim loại - HS viết phương trình PƯ Tác dụng với nước - HS Viết PTHH của phản ứng Al tác dụng với H 2 O: hiểu là Al nguyên chất. + Viết PTHH của phản ứng theo sơ đồ: Al → Al(OH) 3 : hiểu là Al nguyên chất - GV giải thích cho HS biết vì sao đồ vật bằng nhôm không PƯ với nước. Tác dụng với dung dịch kiềm - GV dẫn dắt HS tìm hiểu - khi cho vật bằng nhôm vào dung dịch kiềm thì Al 2 O 3 sẽ phản ứng với kiềm vì Al 2 O 3 có tính lưỡng tính khi đó lớp bảo vệ bị phá bỏ nhôm tác dụng với nước lại tạo ra nhôm hi đroxit bảo vệ sau đó Al(OH) 3 lại tác dụng với dung dịch kiềm lớp bảo vệ bị phá bỏ nhôm lại tác dụng với nước. Các phản ứng sảy ra xen kẽ nhau đến khi nhôm bị hòa tan hết. Hoạt động 4 Ứng dụng và trạng thái tự nhiên của nhôm Ứng dụng và trạng thái tự nhiên của nhôm - HS đọc SGK. Rút ra những ứng dụng và trạng thái thiên nhiên của nhôm. - GV yêu cầu HS thuộc công thức của boxit, criolit. Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit. Thí dụ phản ứng giữa bột nhôm và oxit sắt: 2Al + Fe 2 O 3 o t → Al 2 O 3 + 2Fe Phản ứng trên gọi là phản ứng nhiệt nhôm, nhiệt toả ra lớn làm sắt nóng chảy nên được dùng để điều chế một lượng nhỏ sắt nóng chảy khi hàn đường ray. 4. Tác dụng với nước Nhôm không tác dụng với nước, dù ở nhiệt độ cao là vì trên bề mặt của nhôm được phủ kín một lớp Al 2 O 3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua. Nếu phá bỏ lớp oxit đó (hoặc tạo thành hỗn hống Al- Hg), thì nhôm sẽ tác dụng với nước ở nhiệt độ thường. 2Al + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 ↑ (1) 5. Tác dụng với dung dịch kiềm Al 2 O 3 là oxit lưỡng tính nên lớp màng mỏng Al 2 O 3 trên bề mặt nhôm tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra muối tan. Khi không còn màng oxit bảo vệ, nhôm sẽ tác dụng với nước tạo ra Al(OH) 3 và giải phóng khí H 2 ; Al(OH) 3 là hiđroxit lưỡng tính nên tác dụng tiếp với dung dịch kiềm. Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + H 2 O (2) Natri aluminat (tan) Phản ứng xảy ra theo (1) và (2). Cộng (1) và (2) ta có phương trình hoá học sau: 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 ↑ Như vậy, nhôm có thể tan trong dung dịch kiềm và giải phóng khí hiđro. IV. Ứng dụng và trạng thái tự nhiên của nhôm 1. Ứng dụng - Nhôm và hợp kim của nhôm có ưu điểm là nhẹ, bền đối với không khí và nước nên được dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ. - Nhôm và hợp kim của nhôm có màu trắng bạc, đẹp nên được dùng trong xây dựng nhà cửa và trang trí nội thất. - Nhôm nhẹ, dẫn điện tốt nên được dùng làm dây dẫn điện thay cho đồng. Do dẫn nhiệt tốt, ít bị gỉ và không độc nên nhôm được dùng làm dụng cụ nhà bếp. - Bột nhôm trộn với bột oxit sắt (gọi là hỗn hợp tecmit) để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray. 2. Trạng thái tự nhiên Nhôm là kim loại hoạt động mạnh nên trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Nhôm là nguyên tố đứng hàng thứ ba sau oxi và silic về độ phổ biến trong vỏ Trái Đất. Hợp chất của Hoạt động 5 Sản xuất nhôm - HS đọc SGK: - GV lưu ý với học sinh ví sao phải làm sạch nguyên liệu trước khi sản suất nhôm. - GV giới thiệu sơ đồ bình điện phân Al 2 O 3 nóng chảy bằng tranh ảnh hoặc trình chiếu power point. - GV nêu cách chuẩn bị chất điện ly. - Hòa tan Al 2 O 3 trong criolit nóng chảy nhằm mục đích gì? - Em hãy nêu các quá trình xảy ra ở các điện cực viết các quá trình và phương trình điện phân. Hoạt động 6 Nhôm oxit - GV yêu cầu HS đọc sách GK rút ra những tính chất vật lý và hóa học của nhôm oxit và viết PTPƯ. nhôm có mặt khắp nơi, như có trong đất sét (Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O), mica (K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 ), boxit (Al 2 O 3 .nH 2 O), criolit (3NaF.AlF 3 ), . V. Sản xuất nhôm Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nhôm oxit nóng chảy. 1. Nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit Al 2 O 3 .nH 2 O. Boxit thường lẫn tạp chất là Fe 2 O 3 và SiO 2 . Sau khi loại bỏ tạp chất bằng phương pháp hoá học thu được Al 2 O 3 gần nguyên chất. 2. Điện phân nhôm oxit nóng chảy - Nhiệt độ nóng chảy của Al 2 O 3 rất cao (2050 0 C), vì vậy phải hoà tan Al 2 O 3 trong criolit nóng chảy để hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống 900 0 C. Việc làm này vừa tiết kiệm được năng lượng vừa tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn Al 2 O 3 nóng chảy. Mặt khác, hỗn hợp này có khối lượng riêng nhỏ hơn nhôm, nổi lên trên và bảo vệ nhôm nóng chảy không bị oxi hoá bởi O 2 trong không khí. - Quá trình điện phân: Cực âm (catot) của thùng điện phân là một tấm than chì nguyên chất được bố trí ở đáy thùng. Ở catot xảy ra quá trình khử ion Al 3+ thành Al: Al 3+ + 3e → Al Nhôm nóng chảy được định kì tháo ra từ đáy thùng. Cực dương (anot) cũng là những khối than chì lớn. Ở anot xảy ra quá trình oxi hoá ion O 2- thành khí O 2 . 2O 2 − → O 2 + 4e Khí O 2 ở nhiệt độ cao đốt cháy C thành khí CO và CO 2 . Vì vậy, sau một thời gian phải thay thế điện cực dương. - Phương trình điện phân Al 2 O 3 nóng chảy: 2Al 2 O 3 đpnc criolit → 4Al + 3O 2 B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM I. Nhôm oxit 1. Tính chất - Nhôm oxit (Al 2 O 3 ) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước và không tác dụng với nước, nóng chảy ở trên 2050 0 C. - Nhôm oxit là hợp chất lưỡng tính, vừa tác dụng với dung dịch axit mạnh, vừa tác dụng với dung dịch bazơ mạnh. - Tác dụng với dung dịch axit mạnh, thí dụ: Al 2 O 3 (r) + 6HCl (dd) → 2AlCl 3 (dd) + 3H 2 O Al 2 O 3 + 6H + → 2Al 3+ + 3H 2 O - Tác dụng với dung dịch bazơ mạnh, thí dụ: Al 2 O 3 (r) + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O - HS đọc sách GK rút ra những ứng dụng của nhôm oxit. - GV giới thiệu tranh ảnh (hoặc trình chiếu power point) về quặng boxit, saphia, rubi…. Hoạt động 7 Nhôm hiđroxit - GV: làm thí nghiệm điều chế ra Al(OH) 3 cho học sinh quan sát nhận xét về tính chất vật lý của Al(OH) 3. - GV nêu cách điều chế Al(OH) 3 và những lưu ý khi điều chế. Yêu cầu HS viết phương trình phản ứng. - Al(OH) 3 có tính chất lưỡng tính. GV làm thí nghiệm cho học sinh quan sát nhận xét hiện tượng viết phương trình phản ứng khi cho Al(OH) 3 tác dụng với axit và tác dụng với bazơ. - HS rút ra nhận xét về tính chất của Al(OH) 3. Hoạt động 8 Nhôm hiđroxit - HS đọc SGK - GV cho HS xem mẫu phèn chua - GV diễn giảng thêm vì sao phèn chua được dùng làm trong nước natri aluminat Al 2 O 3 + 2OH - → - 2 2AlO + H 2 O 2. Ứng dụng Trong thiên nhiên, nhôm oxit tồn tại dưới dạng ngậm nước và dạng khan. - Dạng oxit ngậm nước là thành phần chủ yếu của quặng boxit (Al 2 O 3 .2H 2 O) dùng để sản xuất nhôm. - Dạng oxit khan, có cấu tạo tinh thể là đá quý. Dạng này ít phổ biến và thường gặp là: + Corindon có tinh thể trong suốt, không màu, rất rắn, được dùng để chế tạo đá mài, giấy nhám, . + Trong tinh thể Al 2 O 3 , nếu một số ion Al 3+ được thay bằng ion Cr 3+ là hồng ngọc dùng làm đồ trang sức, chân kính đồng hồ và dùng trong kĩ thuật laze. + Tinh thể Al 2 O 3 có lẫn tạp chất Fe 2+ , Fe 3+ và Ti 4+ là saphia dùng làm đồ trang sức (hình 6.7). + Al 2 O 3 dùng để chế xúc tác trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ. II. Nhôm hiđroxit - Nhôm hiđroxit (Al(OH) 3 ) là chất rắn, màu trắng, kết tủa ở dạng keo. *Al(OH) 3 là hiđroxit lưỡng tính. - Điều chế Al(OH) 3 AlCl 3 + 3NH 3 + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl Al 3+ + 3NH 3 + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + 3N 4 H + - Tác dụng với mạnh: Al(OH) 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3H + → Al 3+ + 3H 2 O - Tác dụng với dung dịch kiềm mạnh: Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O Al(OH) 3 + OH - → - 2 2AlO + 2H 2 O Nhôm hiđroxit thể hiện tính bazơ trội hơn tính axit. Do có tính axit nên Al(OH) 3 còn có tên là axit aluminic. Là axit rất yếu, yếu hơn axit cacbonic. III. Nhôm sunfat - Muối nhôm sunfat khan tan trong nước toả nhiệt làm dung dịch nóng lên do bị hiđrat hoá. - Muối nhôm sunfat có nhiều ứng dụng nhất là muối sunfat kép của nhôm và kali ngậm nước gọi là phèn chua, công thức: K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .24H 2 O, hay viết gọn là: KAl(SO 4 ) 2 .12H 2 O. + Phèn chua được dùng trong ngành thuộc da, công nghiệp giấy, chất cầm màu trong ngành nhuộm vải, chất làm trong nước, . - Trong công thức hoá học trên, nếu thay ion K + bằng Li + , Na + hay NH 4 + ta được các muối sunfat kép khác có tên chung là phèn nhôm (nhưng không gọi [...]... từ dung dịch NaOH dư vào dung dịch, nếu thấy có kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong NaOH thì chứng tỏ có ion Al3+ Al3+ + 3OH- →Al(OH)3 Al(OH)3 + OH-(dư) − → AlO 2 + 2H2O 4: Luyện tập và củng cố Phiếu học tập số 1: Phân biệt 2 dung dịch: MgCl2, Thuốc thử: dung dịch NaOH dư: AlCl3 kết tủa kết tủa keo trắng keo trắng không tan tan trong dung trong dd NaOH dịch NaOH Phiếu học tập số 2: bài 5/SGK: ôn luyện . B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA CANXI 1. Canxi hiđroxit - Canxi hiđroxit (Ca(OH) 2 ) còn gọi là vôi tôi, là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước. Nước. nước, ấm đun nước. Canxi sunfat - HS đọc SGK - GV bổ sung: + Thạch cao sống: rắn, trắng, ít tan trong nước + Thạch cao nung: rắn, trắng, ít tan trong nước,